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Trimble SX10三维影像扫描仪在边坡监测方面的应用

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2022-07-21

前言

边坡稳定问题由于受其复杂的地质条件的影响,一直是岩土工程界关注的焦点问题。随着国民经济的快速发展,人类的工程活动必然越来越频繁,规模也越来越大。长期以来,工程地质界、岩土力学界对边坡稳定性进行了大量的研究工作,但至今仍难以找到准确评价的理论和方法。比较有效地处理这类问题的方法,就是理论分析、专家群体经验知识和监测控制系统相结合的综合集成的理论和方法。

 

边坡工程监测的主要目的:

(a) 为了保证工程施工和运行的安全;

(b) 评价边坡理论分析结果和经验判断成果的依据,是修改设计和指导施工的客观标准;

(c) 为工程岩土体力学参数的反演分析提供资料;

(d) 为掌握边坡变形特征和规律提供资料,指导在边坡发生严重变形条件下的应急处理;

(e) 为分析岩体结构与边坡变形破坏的关系,预测边坡变形破坏趋势,评价边坡的长期稳定性提供条件。

 

一、项目背景

融水至河池高速公路主线全长107.564km。双向4车道,采用高速公路标准建设,设计车速100Km/h,路基宽度 26m。其中,广西交通检测工程公司承接融河高速 27 个大型边坡的监测工程,如果采用传统全站仪布点方式监测,需要在破体岩石上打上观测棱镜,密度约 30 米1个,高度 50 米1个,现场需要工程升降车配合,比较麻烦,作业难度大,破体不稳定随时有落石的危险,对作业人员安全构成严重威胁。

2019年4月20号,受广西交通检测工程公司邀请,北京天拓斯特科技有限公司为该项目提供技术支持,即刻安排技术人员前往融河参与项目工作。

鉴于融河高速边坡监测项目的特殊性,经过与客户沟通,最终决定采用 Trimble SX10 影像扫描仪对边坡进行全面科学的监测。

 

二、项目成果展示

针对融河高速情况复杂的特点,我们充分利用 Trimble SX10 的线扫描的分层优势的技术特点,通过对扫描区域增加扫描遍数,来弥补由于作业区域工程 车辆移动,视线遮挡没有扫描到的地方,防止出现扫描空洞。在该监测项目中使用的扫描密度是:标准,针对扫描区域不间断的重复扫描4遍,利用现场控制点直接引入绝对坐标,扫描仪直接架设在坐标点上,在保证扫描质量的前提下根据现场边坡情况每隔20-50米一站进行测量,测量完成之后直接导出点云保存,每周测量一次,多次数据进行三维比较,分析变形情况。

远程操控,现场扫描完成实时查看扫描成果,查漏补缺,1次完成外业扫描工作。

 

由于 SX10 扫描点云具有绝对坐标内业不需要拼接和坐标转换,对电脑硬件要求不高,普通笔记本即可。内业利用 Trimble Business Center 的自动分类功能,就可以自动提取高速公路边坡,剔除杂点,然后简单的编辑点云就可以得到纯净的路面点云模型。同样是由于测量数据本身具备绝对坐标,因此无需对齐,多次测量数据即可叠加,直接进行三维对比分析,得出检测结果。

点云自动分类

 

边坡点云数据

 

三维对比分析

 

三、总结

利用Trimble SX10三维影像扫描系统采用非接触式测量,可安全、准确、快速、高效的采集目标现状数据,不但可以实现边坡的快速数字化,结合配套的点云处理软件,也可及时建立地表三维模型、查询标高、生成指定剖面。同时,Trimble SX10三维影像扫描系统还具备全站仪功能,一机多用,扫描时也无需标靶,直接架设在已知点上,直接输出带坐标的点云数据,无需点云解算,无需坐标转换,降低过程误差,实现真正意义上的方便、快捷、可靠。